高中化學(xué) 第四章第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 新人教選修4_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

....(1)原電池中,較活潑的金屬

電子,發(fā)生

反應(yīng),而使金屬被氧化。如Zn-Cu-稀H2SO4原電池中,被氧化的金屬為

,被保護(hù)的金屬為

。失去氧化ZnCu.(2)電解池中,若陽極不是惰性電極,則陽極金屬

電子,發(fā)生

反應(yīng),引起陽極金屬不斷損耗,而陰極金屬受到保護(hù)。如圖所示:失去氧化被氧化的金屬為

,被保護(hù)的金屬為

。CuFe..一、金屬的腐蝕

1.概念金屬或合金與周圍接觸到的

進(jìn)行

而腐蝕損耗的過程。

2.本質(zhì)金屬原子

電子變?yōu)?/p>

離子,金屬發(fā)生

反應(yīng)。氣體或液體化學(xué)反應(yīng)失去陽氧化.3.分類

(1)化學(xué)腐蝕:金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。

(2)電化學(xué)腐蝕:不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí),會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失電子而被氧化。..(2)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較:析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述條件水膜

水膜呈

酸性較強(qiáng)中性酸性很弱.析氫腐蝕吸氧腐蝕電極反應(yīng)負(fù)極Fe-2e-===Fe2+2Fe-4e-===2Fe2+正極C

總反應(yīng)

2H++2e-===H2↑Fe+2H+===Fe2++H2↑

O2+2H2O+4e-===4OH-2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2.二、金屬的防護(hù)

1.金屬的電化學(xué)防護(hù)

(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法:應(yīng)用

原理,讓被保護(hù)金屬作

極,另找一種活潑性較強(qiáng)的金屬作

極。如圖所示:原電池正負(fù).(2)外加電源的陰極保護(hù)法:利用

原理,把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為

極,用惰性電極作為輔助

極,在電解質(zhì)溶液里,接外加

。如圖所示:電解陰直流電源陽.2.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)制成防腐合金。如不銹鋼。

3.加保護(hù)層如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或使表面鈍化等。..1.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是 (

)A.2H++2e-===H2↑

B.Fe2++2e-===FeC.2H2O+O2+4e-===4OH-

D.Fe3++e-===Fe2+.分析:鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH-。答案:C..分析:鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),F(xiàn)e作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,C作正極,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH-,因此O2被還原,由于產(chǎn)生OH-,故溶液中c(OH-)增大;鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí),均是Fe被氧化。答案:C.3.相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕的是 (

).分析:A、D兩項(xiàng)中易發(fā)生析氫腐蝕;B項(xiàng)中易發(fā)生吸氧腐蝕。答案:C.4.用“短線”將下列金屬的防護(hù)方法連線。(1)加保護(hù)層 A.鋼閘門與直流電

源負(fù)極相連(2)犧牲陽極陰極保護(hù)法

B.電線外面包塑料法(3)外加電源的陰極保護(hù)法

C.普通鋼制鎳鉻鋼(4)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)

D.輪船外殼裝上鋅塊答案:(1)-B

(2)-D

(3)-A

(4)-C.5.思考討論:結(jié)合金屬腐蝕的本質(zhì),分析金屬防護(hù)的本質(zhì)是什么?在電化學(xué)防護(hù)中是如何做的?答案:金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化劑氧化變成金屬陽離子,因此金屬防護(hù)的本質(zhì)是避免金屬接觸氧化劑,或采取措施使金屬不被氧化。在電化學(xué)防護(hù)中使被保護(hù)的金屬作原電池的正極或電解池的陰極,不參與電極反應(yīng),從而不被氧化。...化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定義金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕不純金屬(或合金)跟接觸到的電解質(zhì)溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng),較活潑金屬原子失去電子被氧化而引起的腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕條件金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)直接接觸水膜中溶有O2,呈極弱酸性或中性水膜酸性較強(qiáng).化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式(以鐵腐蝕為例)2Fe+3Cl2===2FeCl3負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+正極:2H2O+O2+4e-===4OH-正極:2H++2e-===H2↑聯(lián)系兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生,只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大.[例1]

下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是(

)A.金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程

B.電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程.C.鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,負(fù)極吸收氧氣,產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹

D.金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同,但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生.[解析]

金屬腐蝕的本質(zhì),主要是金屬原子失電子被氧化,腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸,腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,所以A錯(cuò)誤;電化學(xué)腐蝕指不純金屬發(fā)生原電池反應(yīng)而損耗的過程,不需要外加電流,所以B錯(cuò)誤;鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,正極吸收氧氣,而不是負(fù)極吸收氧氣,所以C錯(cuò)誤;只有選項(xiàng)D正確。

[答案]

D.金屬腐蝕類型的判斷方法

(1)根據(jù)是否發(fā)生原電池反應(yīng)來判斷。發(fā)生原電池反應(yīng)引起的金屬腐蝕,屬于電化學(xué)腐蝕,否則屬于化學(xué)腐蝕。.(2)根據(jù)金屬的活動(dòng)性及電解質(zhì)溶液的酸性判斷,位于金屬活動(dòng)性順序中氫前面的金屬,在酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕,在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕;金屬活動(dòng)性順序氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。..1.金屬腐蝕快慢的判斷方法

(1)在同一電解質(zhì)溶液中:電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。

(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋簭?qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。.(3)無保護(hù)措施的金屬腐蝕>有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極金屬的腐蝕>有外接電源的陰極金屬腐蝕。

(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。.2.金屬的防護(hù)措施.[例2]下列有關(guān)金屬的保護(hù)方法的說法中正確的是 (

)A.常使用的快餐杯表面有一層搪瓷,搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用

B.白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后,鐵皮的腐蝕速率很慢.C.輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊,這是利用了犧牲陰極的陽極保護(hù)法

D.鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一些瀝青,這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法.[解析]

A項(xiàng)中涂層破損后,鐵直接暴露在空氣中,因而搪瓷層不能對(duì)破損部分進(jìn)行保護(hù);B項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的金屬性比鐵強(qiáng),和鐵構(gòu)成原電池,鋅作負(fù)極,保護(hù)鐵不被腐蝕;C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽極的陰極保護(hù)法;D項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。

[答案]

B.電鍍、噴鍍、涂油漆、涂油脂或涂瀝青是在金屬表面覆蓋防護(hù)層的防護(hù)措施,不屬于電化學(xué)防護(hù)措施。常說的電化學(xué)保護(hù)法有犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外加電源的陰極保護(hù)法,應(yīng)用時(shí)注意區(qū)分,不能混淆。..點(diǎn)擊下圖進(jìn)入“課堂10分鐘練習(xí)”..(1)化學(xué)腐蝕是金屬與接觸到的非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)過程中無電流產(chǎn)生;電化學(xué)腐蝕是不純金屬形成原電池,反應(yīng)過程中產(chǎn)生電流;金屬以發(fā)生電化學(xué)腐蝕為主。

(2)不能金屬或合金表面水膜酸性較強(qiáng)時(shí)發(fā)生析氫腐蝕,酸性較弱或中性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕,且后者更為普遍。.

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